沙慧慧
(江蘇 南京 210000)
摘 要:材料工業(yè)是現(xiàn)代文明的基礎(chǔ)支柱之一,對(duì)于整個(gè)人類社會(huì)的發(fā)展有著十分重要的作用,無機(jī)非金屬材料是材料體系的重要組成部分,本文主要就其進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹,詳細(xì)分析與其有關(guān)的能源行業(yè)的發(fā)展問題,僅為無極非金屬材料的應(yīng)用研究提供參考。
關(guān)鍵詞:無機(jī)非金屬材料;發(fā)展歷程;能源行業(yè)
無機(jī)非金屬材料廣泛應(yīng)用于居民日常生活以及工業(yè)生產(chǎn)過程中,對(duì)于現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要,本文主要就這種材料進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹,分析無機(jī)非金屬材料工業(yè)發(fā)展歷程,探討有關(guān)的能源行業(yè)的未來發(fā)展方向,希望能夠?qū)ο嚓P(guān)研究人員的工作有所幫助。
一、無機(jī)非金屬材料概述
無機(jī)非金屬材料主要是由傳統(tǒng)的硅酸鹽材料演變而來,現(xiàn)在的無機(jī)非金屬材料則囊括了碳化物、氮化物、鋁酸鹽、硼酸鹽、硅酸鹽、鹵化物、磷酸鹽等等領(lǐng)域。結(jié)構(gòu)上來說,無機(jī)非金屬材料的元素之間主要依靠共價(jià)鍵、離子鍵或者離子——共價(jià)鍵混合健進(jìn)行結(jié)合。正是由于在這些化學(xué)鍵的存在,無機(jī)非金屬材料往往擁有良好的抗氧化性、導(dǎo)電性、壓電性、鐵磁性、鐵電性、較高的熔點(diǎn)、硬度、強(qiáng)度、耐磨損,廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。
無機(jī)非金屬材料可以分為傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料和新型無機(jī)非金屬材料兩大類。日常生活中常見的玻璃、陶瓷、水泥、搪瓷、電瓷等等都屬于傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料,與民眾的生活及生產(chǎn)息息相關(guān)。而新型無機(jī)非金屬材料的性能及用途都比較特殊,主要是憑借一些新的技術(shù)手段改造而來,廣泛應(yīng)用與國防事業(yè)及生物工程之中,比如非晶體材料、無機(jī)纖維、無機(jī)涂層等等。
二、無機(jī)非金屬材料工業(yè)發(fā)展歷程
隨著人類社會(huì)以及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,無機(jī)非金屬材料工業(yè)逐漸興起,下文主要從水泥、陶瓷、玻璃三種材料簡(jiǎn)單論述無機(jī)非金屬材料工業(yè)的發(fā)展歷程。
(一)陶瓷工業(yè)
陶瓷材料是使用時(shí)間最長(zhǎng)的無機(jī)非金屬材料,在我國制陶技藝可以追溯到8000年前的新時(shí)期時(shí)期,商朝白陶的成功燒制為陶器向瓷器的過渡奠定了良好的基礎(chǔ),東漢至魏晉時(shí)期出現(xiàn)了青瓷,這種胎質(zhì)堅(jiān)硬加工精細(xì)的瓷器的出現(xiàn)標(biāo)志著我國瓷器進(jìn)入新的時(shí)代,宋朝起我國的陶瓷開始向歐洲及南洋的一些國家大量輸出,出現(xiàn)了官、汝、定、鈞、哥等名窯。古代的陶瓷窯主要是間歇式窯型,隨著科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展進(jìn)步,傳統(tǒng)的窯型逐漸被現(xiàn)代窯型代替,1899年,法國出現(xiàn)機(jī)械式隧道窯,經(jīng)過了上百年的發(fā)展,現(xiàn)代陶瓷燒制的窯型主要有窯車式隧道窯、步進(jìn)窯、推板窯、輥道窯、氣墊窯等等幾種,其中窯車式隧道窯是現(xiàn)階段應(yīng)用較多的現(xiàn)代窯型,其他幾種窯型都是在此基礎(chǔ)上研究制造出來的,輥道窯燒成過程要求比較嚴(yán)格,必須要保證窯內(nèi)環(huán)境的均衡穩(wěn)定,這使得快速燒成及全自動(dòng)操作控制成為可能,新型陶窯的能耗明顯降低,陶瓷的產(chǎn)量得到了較大的提高,工人的勞動(dòng)強(qiáng)度明顯減少,生產(chǎn)環(huán)境得到了極大地改善。此外,為了改善當(dāng)前陶瓷燒制過程中的生產(chǎn)污染,提高產(chǎn)品的燒制質(zhì)量,許多廠家都在積極的引用低污染的潔凈材料,以往傳統(tǒng)的非潔凈材料逐漸被摒棄。
(二)玻璃工業(yè)
公元前3700年前,古埃及人燒制出簡(jiǎn)單的有色玻璃飾品及器皿,公元前1000年前,無色玻璃出現(xiàn),公元12世紀(jì),玻璃逐漸開始應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)之中,18世紀(jì)光學(xué)玻璃出現(xiàn),并應(yīng)于于望遠(yuǎn)鏡之中,1874年比利時(shí)制造出平板玻璃。就目前來說,玻璃材料廣泛應(yīng)用于建筑行業(yè)、醫(yī)療、電子、日用、儀表等等領(lǐng)域之中。按照生產(chǎn)工藝,玻璃可以分為鋼化玻璃、浮雕玻璃、琉璃玻璃、夾絲玻璃、調(diào)光玻璃、放光玻璃等等種類。就玻璃生產(chǎn)工藝來說,傳統(tǒng)的工藝方法有平拉法、對(duì)輥法、有槽法、無槽法等等。1957年,浮法工藝開始在英國出現(xiàn),1兩年之后該種工藝技術(shù)成功應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)之中,與傳統(tǒng)工藝技術(shù)相比,浮法工藝的生產(chǎn)效率明顯較高,因此,浮法工藝迅速普及。隨后相關(guān)廠家利用這種新型的工藝技術(shù)生產(chǎn)出磨光玻璃,隨著生產(chǎn)成本的降低,玻璃的品種也在逐漸的增加,就目前來說,浮法工藝基本上已經(jīng)完全取代了傳統(tǒng)的玻璃生產(chǎn)工藝,并逐漸朝著大型化方向發(fā)展?,F(xiàn)階段,平板玻璃窯日熔化能力普遍較高,在400t~700t左右,部分廠家達(dá)到了900t。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的研究發(fā)展,浮法工藝生產(chǎn)線逐漸向著自動(dòng)化方向發(fā)展,少部分廠家已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化,能源及原材料的消耗都大幅度降低,產(chǎn)品的質(zhì)量也得到了明顯的提高,現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)環(huán)境同時(shí)得到了較大的改善。
(三)水泥工業(yè)
水泥是一種是十分重要的膠凝材料,廣泛應(yīng)用于水利、國防、土木建筑工程之中。1756年英國工程師J.斯米頓在研究石灰在水中的硬化特性時(shí)發(fā)現(xiàn),使用含有粘土的石灰石能夠燒制出水硬性石灰,使用火山灰和水硬性石灰能夠配成用于水下建筑的砌筑砂漿,這一發(fā)現(xiàn)是現(xiàn)代水泥研制發(fā)展的基礎(chǔ)。1796年,另一個(gè)英國工程師J.帕克使用泥灰?guī)r燒制出天然水泥。1824年英國建筑工人J.阿斯譜丁配制出波蘭特水泥,這種水泥建筑性能優(yōu)良,對(duì)于水泥史的發(fā)展具有重要意義。20世紀(jì),水泥行業(yè)相關(guān)研究人員對(duì)波蘭特水泥進(jìn)行了不斷地改進(jìn),同時(shí)研究出各種適合特殊建筑工程的水泥,就目前來說,全球水泥種類達(dá)到100多種,其中硅酸鹽水泥是應(yīng)用最為廣泛的水泥品種。
水泥工業(yè)發(fā)展至今,已經(jīng)經(jīng)過了幾個(gè)世紀(jì),燒制工藝及設(shè)備也在不斷地完善之中,現(xiàn)代機(jī)械化立窯逐漸取代了以往的間隙式土立窯,傳統(tǒng)的干法回轉(zhuǎn)窯逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闈穹ɑ剞D(zhuǎn)窯、半干法回轉(zhuǎn)窯,現(xiàn)階段還出現(xiàn)了以窯外角解爐以及懸浮預(yù)熱器為核心的新型干法回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng),該系統(tǒng)中涉及到生料均化技術(shù)、原料預(yù)均化技術(shù)等等現(xiàn)代化的工藝技術(shù),使得水泥生產(chǎn)的低污染、低能耗、高質(zhì)量成為可能。
三、與無機(jī)非金屬材料相關(guān)的能源行業(yè)
無機(jī)非金屬材料大多是經(jīng)過高溫制成,而高溫的獲得與能源息息相關(guān),因此無機(jī)非金屬材料工業(yè)與能源工業(yè)聯(lián)系十分緊密,下文就與無機(jī)非金屬材料工業(yè)相關(guān)的能源行業(yè)進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析討論。
就目前來說,無機(jī)非金屬材料工業(yè)中使用的最為頻繁的能源為燃料及電能,各種燃料主要用于普通無機(jī)非金屬材料的工業(yè)規(guī)模生產(chǎn),而電能主要用于新型無機(jī)非金屬材料的生產(chǎn)。常見的燃料有天然氣、液化石油氣、煤炭、輕質(zhì)柴油、重油等等,這些燃料都屬于一次能源,不可再生,且煤炭、柴油、重油等物質(zhì)屬于非清潔性燃料,燃燒后會(huì)產(chǎn)生二氧化硫、二氧化碳等等物質(zhì),對(duì)大氣造成嚴(yán)重的污染,無機(jī)非金屬材料工業(yè)生產(chǎn)中絕大多數(shù)使用的是非清潔燃料,由于能源熱效率較低,因此實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)之中燃料浪費(fèi)的現(xiàn)象十分嚴(yán)重。隨著環(huán)境污染、能源危機(jī)的日益加劇,節(jié)能、低排放甚至零排放成為工業(yè)生產(chǎn)研究的重點(diǎn)之一,無機(jī)非金屬材料工業(yè)發(fā)展過程中也在積極的尋求新的能源,開發(fā)研究節(jié)能降耗技術(shù),優(yōu)化無機(jī)非金屬產(chǎn)品的生產(chǎn)流程,改善產(chǎn)品的質(zhì)量,從而促進(jìn)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
結(jié)束語
無機(jī)非金屬材料工業(yè)對(duì)于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)十分重要,本文結(jié)合陶瓷、水泥、玻璃幾種產(chǎn)品就無機(jī)非金屬材料的發(fā)展歷程進(jìn)行了簡(jiǎn)單的歸納分析,討論了與無機(jī)非金屬材料相關(guān)的能源行業(yè)未來的發(fā)展方向,無機(jī)非金屬材料及其相關(guān)能源行業(yè)研究工作提供參考。
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